機械制造的工藝可靠性

張宏聲

山東自立幕墻工程有限公司，山東煙臺 261414

保證機械制造的工藝可靠性要從產品的設計、制造、管理多個過程入手，保證產品在設計階段提出的可靠性只有通過制造過程加以實踐，并投入使用才能驗證產品是否真正的具有可靠性。而加工完成的產品，還應對它的性能進行檢測，檢測設計目標是否真正的實現。例如摩托車的減震器的減震功能能否達到設計目標，除要注意加工工藝，對于生產出來的減震器也要進行檢測，最終得到產品是否滿足設計要求，是否達到了產品的可靠性要求。本文將從機械制造工藝出發，來探討如何實現產品的可靠性滿足設計要求。

1 機械制造工藝可靠性

1.1 研制過程

產品的生產要經過合理、科學的設計后才能夠實行，最終制造出成品才是完成了整個研制過程。這個過程主要分為三步實現：第一步，概念設計階段。這個階段要對根據客戶對產品的要求，或是產品要完成的哪些性能，或是產品要完成的性能應達到哪個要求級別來進行設計；第二步，產品的詳細過程?。這個環節中主要包括樣機試驗與設計改進兩個組成部分。當前，以產品的可靠性研究主要集中于產品的設計階段。第三步，產品制作過程。

1.2 機械制造工藝

將產品的原材料加工為產品的過程被稱為機械制造過程。而為了保證制造過程完善實施所需要進行的工作稱之為輔助過程。在制造過程中，應按著一定的順序進行工藝的操作，直到成為一個合格的產品為止。以往，在經濟發展緩慢的階段里，研制一款新產品周期長，耗費大量的人力與財力，不能滿足人民群眾對可靠性日益增長的需求，再加上工藝設計上存在失誤、加工設備的性能不具有先進性，再加材料的選擇與環境條件差強人意，都導致了工藝過程很難控制，也就導致可靠性難以保證。

1.3 工藝可靠性

GJB451-90 對可靠性定義為系統“在規定的條件下和規定的時間內，完成規定功能的能力”。這里所說的可靠性分為固有可靠性與使用可靠性兩個方面。而固有可靠性是指產品在投入使用前就具有的可靠性。而使用可靠性的影響就比較多，使用環境，使用方法、保養與維修等，都會對產品的可靠性產生影響。而上述的可靠性的定義是通用的，對于不同的產品可靠性所指也是有所不同的，不同的產品都會突出產品的使用功能，并且它的主要使用功能上保證一定的可靠。而本文研究的可靠性則是指機械制造過程中對產品在進行機械制造過程需要完成的功能。

1.4 產品可靠性與質量的區別

產品的質量包括產品的性能、耐用性、統一性、美觀性及可靠性。由此可以看出產品的可靠性是衡量產品質量的一個組成部分。不可否認，可靠性是影響產品質量最重要的部分之一。而通常來講，質量與時間之間似乎不存在著必然的聯系，但是可靠性卻與時間有很大的關系，這也是質量與可靠性之間最明顯的差別之一。因此，有些專家又將可靠性認定為“隨時間變化的質量”，如果從這個層面上進行理解，一個具有好質量的產品并一定具有高可靠性。由此可以得出產品的質量與可靠性之間存在著聯系卻又存在著區別。

2 機械制造的工藝可靠性研究存在的問題

2.1 缺乏系統的認識

對機械制造的工藝可靠性研究雖然已經開始，但是人們還沒有認識到加工過程保障產品的可靠性的研究就是對制造過程的可靠性研究。當前，很多企業對產品的可靠性研究都是在產品設計階段進行的，將產品設計階段影響產品可靠性的因素考慮的十分全面，但是對于機械制造過程中，導致產品可靠性出現問題的因素卻沒有進行深入的探討，而在機械生產過程中，生產過程控制不嚴格、加工設備的退化、材料的選取不合標準，以及生產環境的影響等，都會對產品的可靠性產生影響，并且這些因素分析與控制起來，比設計階段的因素難得多，但是，僅管很多業內人士認識到了生產過程中這些因素可能會對產品可靠性產生影響，但是仍然沒能重視和開展這方面的研究。

2.2 缺少嚴格的系統評定指標

當前，很多機械制造企業都是采用評定工序加工穩定度的能力指數，這個指標用于單道工序的穩定度評價還是有一定的借鑒意義的，但是卻不能用于整個加工過程，整個產品可靠性的評價指標，因為它很難整合這道工序之前的工序與之后的工序對產品產生的影響，還不能將這些影響因素整合到一起，因此，產品可靠性評定指標還處于空缺的狀態。由于對機械制造工藝的可靠性認識上存在著不足，再沒有了科學的、確定的評定指標，機械制造的工藝可靠性研究可以說是任重道遠。

2.3 缺少可靠性指標與過程變量關系的研究

制造過程中變量是指產品加工過程中的工位特征，但是這些變量會在產品制造過程中相互作用，并且互相影響，因此，控制它們并分解它們之間的關系變得特別困難。通過以上的分析，可以得到產品可靠性的指標與這些變量之間的關系是十分密切的，只有了解與控制了這些變量之間的相互作用，才能保證可靠性指標的實現。然而，不同的制造產業，涉及的到的變量又是不同的，例如汽車配件制造與摩托車配件制造之間就存在著明顯的差異，影響二者可靠性指標的內容也可以說是千差萬別，再加上加工材質的區別，工藝路線的不統一，這些都為定量模型的建立帶來難度，為產品可靠性指標的確定帶來難題。

2.4 缺少可靠性評定方法的研究

一個產品是否具有可靠性，或者它的可靠性是否達到了產品設計要求，需要企業進行大量的樣本實驗獲取相應的數據，并對數據進行分析，對制作出的樣本做長時間的性能測試。前面提高產品可靠性是與時間有關系的，因此，測定一個樣品或是一批樣品可靠性是否達到了要求，需要一個周期，有的產品可能會需要一個很長的周期，但是確定樣品是否具有可靠性這一點來講，很多企業都是沒有等到最后的結果，就迫不急待的投入生產。這就是可靠的評定方法的缺失導致的結果。沒有可靠的評定方法，沒有系統的程序化的流程，就不能保證開發出來的產品得到科學的可靠的評定。

3 機械制造的工藝可靠性指標體系建立

建立工藝可靠性指標，就要對生產中的各種要素進行分析，再進行綜合，全面考慮機械制造過程中加工設備、加工工序、加工環境、加工技術等多項因素。并且指標體系的建立應盡量做到完整、適用、科學、可行。主要包括以下幾個方面。

3.1 工藝可靠度

工藝可靠度是工藝可靠性研究的總目標，也是最終目標。工藝可靠度是指機械制造過程中，無論是產品生產過程，還是生產技術都要滿足制造工藝的要求。

3.2 故障發生率

任何一個產品在使用的過程中都會發生故障，但是這些故障的發生如果控制在一個較小的范圍內，就不會影響可靠性，而過高的故障發生率必然會對產品的可靠性產生影響，從另一側面也說明了這種產品的可靠性較差。在實際的生產實踐中，一旦發生故障，會給生產商造成一定經濟上損失，但是故障的發生的確是不能全部避免的。但是技術的進步，會保證較低的故障發生率，因此也是考查產品可靠性的重要指標。

3.3 故障的平均維修時間

機械制造系統本身的可靠性并不完全受故障率多少來進行評價，當發生故障時，進行維修的時間，及時的排除工藝的故障，才能減少故障停止生產導致的損失。對于機械工藝可靠性來講，故障的平均修復能力也是用來衡量制作過程中可靠性的一個標準。

3.4 穩定性

工藝的穩定性是指在有限的時間內，機械制造過程中能夠將這些影響的因素控制在一個偏差允許的范圍內，能夠保證在一定的精度可控范圍內。如果機械加工的所有工序在受控的狀態下，制造出來的產品就滿足產品質量要求，也就具有一定的穩定性。而工序的穩定性受加工過程中很多因素影響，同時也受管理水平的影響。

3.5 自修正性

機械制造過程中受多種外在因素的影響會使產品產生加工誤差，但是產品的生產工序如果具有較好的修正性的話，就會在后續的工序中將前面工序中出現的偏差修正過來。這種特性被稱為工藝的自修正性。工藝的自修正性是較難實現的，它對工序的精度要求也是較高的，但是它可以作為合理調整產品關鍵工位特征達到要求精度的一種重要方法。

3.6 遺傳性

工藝的遺傳性是指后一道工序上產生的偏差是由前面的一道工序的誤差產生，或是由前面很多工藝累積到一起的結果，而這些誤差沒有在前面得到解決，而是進一步傳給了一下道工序。工藝的遺傳性會對產品的加工過程中對可靠性的控制產生很不好的影響，如果累積到最后一道工序都難以修正的話，這個產品的可靠性也就不能滿足設計要求了。

4 結論

機械制造的工藝可靠性在我國的研究仍然處于初步階段，還有很多沒有解決的問題，例如評定指標的確定，評定體系形成等，但是，機械制造行業的發展與制造水平的提高以及市場競爭激烈，各個制造企業不得不重視工藝可靠性的研究，也引起了社會各界的深度關注。

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